泵站工程规划

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灌溉设计保证率:在长系列内,供水量满足灌溉要 求的年数占总年数的百分比,与水源条件(丰水、 缺水)及作物种类(旱作、水稻)有关。
综合反映了水源条件(河道的来水量、引水 能力)与灌区用水的需要
抗旱天数:连续无雨时,泵站工程能满足灌 区作物用水的天数。
反映泵站抗御干旱的能力,指泵站工程 能满足抗旱需要的天数。
三、站址选择和建筑物的总体布置
1.站址选择需考虑的因素
(1)地形条件:开阔、平坦、利于施工场地及 建筑物布置,开挖小, 利于今后的改、扩建。
(2)地质条件:地基土质好,承载力高, 地下水位低, 尽量避免淤泥、流沙。
(3)水 源:来流条件好,河床稳定, 对弯道,宜建在凹岸。
(4)其 他:能源充足,交通便利。
D3
C2
D2
C1
D1
B3
B2
B1
A2
A1
A3
有天然河道分割,如采用一站一区灌溉 存在问题: (1)过河(沟)交叉建筑物太多; (2)输水渠长; (3)用水矛盾突出。
3.多站分级提水,分区灌溉
适用:灌区面积大,地形高差大。 特点:与一站一区相比,可有效地节省能源。
C3
D3
B3 A3
C2
D2
B2 A2 D1
b.经验法(灌水模数)m3/s·万亩。
(2)设计流量
a.Q=∑(m·A/T·t·η水) 式中:∑——针对有多种作物需在同一时间灌溉
m——最大一次灌水定额,m3/亩
A——灌溉面积(亩)
T——灌水时间(d)
t——泵站每天运行时间(h/d),
一般取18~22h,大站24h
η水——渠系水利用率 对于灌水区内有塘坝蓄水的情况
N 4 3
0 K[H3
(3
2
)
H 3 3
H] 0
H
H3
(3
2 )
H 3 3
图解法:
1.假设第一次作图时一级站的扬程为H11=H/n (n为级数,以4级为例),H11中的第一个下标“1” 表示第一次作图,第二个下标“1”表示一级站,其 它类推。
2.从纵坐标上相应的H11处向右作水平线,交曲 线于A12点,该点的高程即一级站出水池水位高程 (可近似地看作二级站的站址高程),过A12作 Ω=f(H)的切线。
4.以O为园心,OH为半径画弧,交横坐标于M点。
5.过H14作水平线交纵坐标于P1点,连MP1。
6.过H11作H11N1//MP1。
7.以O为园心,ON1为半径画弧,交纵坐标轴于H21 点,H21点即为第二次作图时的一级站扬程。
再按上述方法求其它各级站的H22、H23、H24。 若H24仍不等于H,则再按以下关系
2.设计流量的确定
设计流量——在一定设计保证率下的流量。
灌溉设计流量按照灌区内某一时期的最大用水流量 确定,与灌区面积、作物组成、土壤条件、灌水技术、 灌溉制度等因素有关。
(1)灌溉用水量的确定
a.灌水定额
(与典型年的降雨、蒸发、土质、作物类型及分布、 灌溉方式、灌水历时等有关)m3/亩,或mm。
3.社会经济条件:人口分布、区域的财政条件、经 济发达程度、国家及地方的政策方针。
4.水利设施:水库、渠道(河道)、电站、泵站、桥 涵、水闸、船闸、渡槽、鱼道。
5.工程规模:建筑物等级、标准以及影响范围。
6.配合运用:各建筑物之间的协调关系,联合运行。
水利规划需处理好的几个关系:
(1)近期与远期 (2)投入与产出 (3)整体与局部 (4)地区间协调
设进水河道水位: ▽1 进水池水位: ▽2 出水池水位: ▽3 出水河道水位: ▽4 水泵的流量: Q 水泵扬程: H 轴功率: P轴 电机输入功率: P入 输出功率: P出
电机效率:

P出 P入
传动效率:

P轴 P出
水泵效率:

gQH
P轴
管路效率:

3 2 H
水池效率:

4 1 3 2
泵站效率:
2.建筑物的总体布置
(取决于地形、地质、水源水位)
从江河、湖泊或灌溉渠道上的取水泵站 (1)有引渠的布置形式 如图 (2)无引渠的布置形式 如图
从水库中取水的泵站 (1)从水库上游取水(引渠、潜没式) (2)从水库下游取水(明渠引水、压力涵洞引水)
井泵站
四、流量确定
1.灌溉设计标准
灌溉设计标准:是反映水源或泵站提水能力对农田 灌溉用水保证的一项指标,是确定泵站规模和设 计参数的重要依据,一般可用灌溉设计保证率或 抗旱天数表示。
g Q H
N 渠 gqH gqH KH

渠站
如为二级提水,各站控制面积相等,各站提水高度 相等,则两站总功率为:
g q H g 2 q H
N N1 N2
渠 2 站
渠 2 gq(H H ) 3 KH

渠站 2 4 4
比一级提水总功率省1/4
如为三级提水,各站控制面积相等,各站提水高度 相等,则三站总功率为:
管理方便,泵站效率高。 缺点:排水不如分散建站及时。
(2)分散建站(小站)
适合:①排水面积较小; ②排水面积虽大,但地形起伏也大; ③水网密集地区。
优点:工期短,收效快,排水及时。 缺点:管理分散,总造价高,泵站效率低。
2.排水方式
(1)一级排水——由排水站将涝水直接排入承泄区,或由排 水站将涝水先排入蓄涝容积,当外河水位较低时再自流入 承泄区。
1.一站一级提水,一区灌溉
适用:灌区地形等高线基本平行于水源, 灌区较小,地形高差不大。
特点:工程规模小,机电设备少,工程比较集中。
D
C B
A
2.多站一级提水,分区灌溉
对灌区面积较大,如采用一站一区灌溉。
存在问题:
(1)输水渠道太长,沿程水量、能量损失大;
(2)用水矛盾突出;
(3)管理不便。
C3
H2-H1
三级站 (ω3+ω4)q/η渠
H3-H2
四级站 ω4q/η渠 H-H3
四个站抽水总功率:
N4=K[(ω1+ω2+ω3+ω4)H1 +(ω2+ω3+ω4)(H2-H1) +(ω3+ω4)(H3-H2) +ω4(H-H3)]
=K[ω1H1+ω2H2+ω3H3+ω4H]
∵ω1=Ω1;ω2=Ω2-Ω1;ω3=Ω3-Ω2;ω4=Ω-Ω3 ∴N4=K[Ω1H1+(Ω2-Ω1)H2+(Ω3-Ω2)H3+(Ω-Ω3)H]
N4=K[Ω1H1+(Ω2-Ω1)H2+(Ω3-Ω2)H3+(Ω-Ω3)H] 要使四级站抽水的总功率最小,可将N4对上进行偏
微分,并令其等于0,即:
N 4 1
0
K[H1
1
H1 1
H2]
0
H2
H1
1
H1 1
N 4 2
0
K[H 2
(2
1
)
H
2 2
H3] 0
H3
H2
(2
1
)
H
2 2
控制地下水位”。
高低分开——等高截流,高水高排,低水低排。 内外分开——洪、涝分开,避免上游洪水入侵;
河(湖)、田分开。 控制地下水位:将地下水位控制在一定深度以下。
需处理好的几个问题:
a.自排与提排 b.内排与外排(排入排水区内的容泄区还 是直接排至外河) c.排田(抢排)与排湖(内河) d.蓄水与排水 e.灌溉与排水
泵站枢纽的组成:(泵站枢纽:泵站附近以 泵站为中心的主要建筑物之间的关系) (配合泵站运行的各建筑物或设施的总和。)
泵站、进出水建筑物、渠系、变电所、控制 闸、船闸、鱼道、桥梁、涵洞等。
第一节 灌溉泵站规划
一、抽水灌区的划分
根据当地的地形、水源、能源和行政区划等条 件进行分流、分级控制,从而达到投资省、效益 大的目的。
第八章 泵站工程规划
水利规划——在一定的任务条件下,根据各地区的自 然地理条件和社会经济条件,合理确定所需要的水 利设施、工程规模以及各设施之间的配合运用。
1.任务:防洪、除涝、灌溉、降渍、盐碱地改良、 航运、发电、冲淤、水产等。
2.自然地理条件:地貌特征、水文特点、降水量时 空分布、土质、植被、地质(工程、水文)。
b.最高运行水位,相应于加大流量 作用:确定堤顶高程
c.最低运行水位,相应于最小流量 作用:确定出水管管口高程
d.最低水位(枯)
2.灌溉扬程的确定
(1)H设=▽出设-▽进设
(2)Hmax=▽出max-▽进min 或Hmax=▽出设-▽进min
(3)Hmin=▽出min-▽进max 或Hmin=▽出min-▽进设
c.最低运行水位: 取水口:取历年灌溉其间相应于P=90~95%的最
低日平均水位。 进水池:▽低=▽取低-∑hw
d.最高水位: 相应于某一防洪标准的水位。
e.最低水位 根据水源的枯水位资料确定。
(2)出口(上游)
▽出=▽田+d+∑iL+∑△hj=▽田+d+hw
a.设计水位,相应于设计流量 作用:确定设计扬程
适用:排水区面积较小,排水扬程较低 优点:排水及时 注意:排水区内要有一定的蓄涝容积
3.滨海和感潮河段
畅排区 半畅排区 非畅排区
注意: 对半畅排区,应当考虑一些排水出口,当潮位 较低时尽可能自排,如不行,则抽排。
三、站点布置与排水方式
1.集中建站与分散建站
(1)集中建站(大站) 适用:排水面积较大,地形起伏小,
呈单向倾斜,蓄涝容积大,出口单一。 优点:单位装机容易造价低,总投资省,
3.过H11点作Ω=f(H)曲线在A12点切线的平行线, 与过A12点的垂线相当于H12,该点即为二级站出水 池水位高程。
仿照上述方法,一直求出H14和A14的位置,若最 后H14的纵坐标值不等于H,表示第一次作图时一级 站的扬程H11假定得不正确,需根据比例关系,按下 面的步骤,求第二次作图时第一级泵站的扬程H21。
泵站工程规划:
是地区水利规划的一部分,其任务是在 分析地形地质、水文等条件的基础上确定:
(1)划分灌溉区(排水区); (2)确定泵站的规模、设计标准、设计参 数(Q、H等); (3)泵站工程的组成(泵站站址、枢纽布 置、协调运行方案)。
泵站类型:(按作用分)
灌溉站、排水站、排灌结合站、抽水发电站、其 它(调水、改善水质、降渍、盐碱地改良)。
C1 B1
A1
4.一站分级提水,分区灌溉
特点:在一座泵站内安装扬程不 同的几台泵,分别向相应的出 水池供应。
(高地用高池灌溉,低地用低池 灌溉。)
适用:灌区面积不大,但区内高 差较大,高差比较明显。
优点:工程集中、便于管理,有 利于节约能源。
H2 H1
7
29 5
3
8
6
1
10
4
图 1-5
补充内容: 泵站能量传递
N
N1
N2
N3
2 3
KH
比一级提水总功率省1/3
**级数越多,节省功率也越多。
以四级为例探讨如何采用功率最小方法确定扬程分级:
某灌区面积与高程关系曲线Ω=f(H),设水源水面高程为0, 该区最高点高程为H,灌溉面积为ω,如灌水率为q。
流量 扬程
一级站 (ω1+ω2+ω3+ω4)q/η渠
H1
二级站 (ω2+ω3+ω4)q/η渠
二、排水区的划分
1.平原圩区 地形特征:地面比较平坦,但仍有一定的高差。 水位特征:汛期外河水位一般高于内河水位,
有时较低。 排水区划分:
高排区(自排) 低排区(抽排)(外水位长期高于田面) 自排、抽排结合区
2.半山、半圩地区
地形特征:圩后是高地,圩前是江湖。 水位特征: 汛期外水位高于圩内田面。 排水区划分:高低分开
H H31 H 24 H 21
仿照上述4~7步骤,重新作图,直至最后一级泵站 扬程的纵坐标与H相等为止。
**此法可确定各级站所处的高程位置, 站址的最终确定仍需考虑更多的因素。
最小功率法的原理为:各级泵站的扬程就等于 H=f(A)曲线在该站站址处的坡度乘以相邻的前一
级泵站的灌溉面积,一般采用图解方法。
(4)Ha:出现最多,运行时间最长的扬程,根据 典型年的水文资料,作灌溉期间的Q、H过程线方 法求得。
第二节 排水泵站规划
一、规划原则 排涝泵站的作用:
**排除控制区涝水、防止涝灾(排涝) **降底地下水位,防止返盐、返碱(降渍)
原则:
1.因地制宜,统筹兼顾。 2.对排水区的划分,做到“高低分开,内外分开,
泵站 机 传 泵 管 池
P出 P轴 gQH 3 2 4 1
P入 P出 P轴
H
3 2
gQ(4 1)
P入
gQH 站
P入
装置效率:
装置
gQ(3 2)
P轴
gQH装置
P轴
H装置 3 2
二、高扬程灌区的分级
高扬程灌区分级提水可节约能源,为什么? 例:某灌区灌溉面积为ω
灌水率为q 总提水高度为H 泵站效率为η站 渠系水利用系数η渠 假设电机效率、传动效率均为100% 如采用一级提水,则需总功率为:
Q mA V蓄
T t 水
V蓄——有效调蓄库容。
b.经验法 Q=MA
五、泵站特征水位和灌Байду номын сангаас扬程
1.特征水位 (1)进口(下游) a.设计水位:
取水口:取灌溉季节相应于设计保证率的日或旬 平均水位。
进水池:▽设=▽取设-∑hw
b.最高运行水位: 取水口:取历年灌溉其间相应于设计保证率的最
高日或旬平均水位。 进水池:▽高=▽取高-∑hw
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